uc3842好坏的判断鉴别方法与应用电路图

集成电路 UC3842 好坏的判断鉴别方法与应用图 显示器的 UC3842 应用电路图 UC3842 好坏的判断鉴别方法 在国内电子设备当中，电源 PWM 控制电路最常用的集成电路型号就 是 UC3842（或 UTC3842）。也就是因为常常遇到，对它也有一些之 得，下面简单介绍一下 UC3842 好坏的判断方法： 在更换完周边损坏的元件后，先不装开关管(MOSFET) ，加电测量 UC3842 的 7 脚电压，若电压在 10-17V 间波动，其余各脚也分别有 波动的电压，则说明电路已起振，UC3842 基本正常;若脚电压低， 其余接脚无电压或不波动，则 UC3842 已损坏。 在 UC3842 的 7、5 脚间外加+17V 左右的直流电压，若测 8 脚有 +5V 电压，1、2、4、6 脚也有不同的电压，则 UC3842 基本正常， 工作电流小，自身不易损坏它损坏的最常见原因是电源开关管 (MOSFET)短路后，高电压从 G 极加到其 6 脚而致使其烧毁而有些 机型中省去了 G 极接地的保护二极体，则电源开关管(MOSFET) 损坏 时，UC3842 和 G 极外接的限流电阻必坏此时直接更换即可。 需要注意的是，电源开关管源极（S 极）通常接个小阻值、大功 率的电阻作为过流保护检测电阻此电阻的阻值一般在 0.2-0.6 之间， 大于此值会出现带不起负载的现象（就是次极电压偏低）。 由于 UC3842（KA3842）的工作电压和输出功率均与 UC3843（KA3843 ）相差甚远， 3842 系列和 3843 系列在启动电压 和关闭电压方面也存在着较大的区别.前者的启动电压为 16V，关闭电 压为 10V;后者的启动电压为 8.5V，关闭电压为 7.6V。这两个系列的 IC 不能直接代换。如确有必要用后者代换前者时，要对电路加以改造 方可。因此，这一点在维修工作中必须要注意 uc3842 开关电源电路图 1、UC3842 的内部结构和特点 UC3842 是美国 Unitrode 公司生产的一种高性能单端输出式 电流控制型脉宽调制器芯片。 UC3842 为 8 脚双列直插式封装，其内部原理框图如图 1 所示。 主要由 5.0V 基准电压源、用来精确地控制占空比调定的振荡器、降 压器、电流测定比较器、PWM 锁存器、高增益 E/A 误差放大器和适 用于驱动功率 MOSFET 的大电流推挽输出电路等构成。端 1 为 COMP 端；端 2 为反馈端；端 3 为电流测定端；端 4 接 Rt、Ct 确定 锯齿波频率；端 5 接地；端 6 为推挽输出端，有拉、灌电流的能力； 端 7 为集成块工作电源电压端，可以工作在 840V；端 8 为内部供 外用的基准电压 5V，带载能力 50mA。 2、电路结构与工作原理 图 2 所示为笔者在实际工作中使用的电路图。输入电压为 24V 直流电。三路直流输出，分别为+5V/4A，+12V/0.3A 和-12V/0.3A 。 所有的二极管都采用快速反应二极管，核心 PWM 器件采用 UC3842。开关管采用快速大功率场效应管。 2.1 启动过程 首先由电源通过启动电阻 R 1 提供电流给电容 C2 充电，当 C2 电压达到 UC3842 的启动电压门槛值 16V 时，UC3842 开始工作 并提供驱动脉冲，由 6 端输出推动开关管工作，输出信号为高低电压 脉冲。高电压脉冲期间，场效应管导通，电流通过变压器原边，同时 把能量储存在变压器中。根据同名端标识情况，此时变压器各路副边 没有能量输出。当 6 脚输出的高电平脉冲结束时，场效应管截止，根 据楞次定律，变压器原边为维持电流不变，产生下正上负的感生电动 势，此时副边各路二极管导通，向外提供能量。同时反馈线圈向 UC3842 供电。UC3842 内部设有欠压锁定电路，其开启和关闭阈值 分别为 16V 和 10V，如图 3 所示。在开启之前，UC3842 消耗的电流 在 1mA 以内。电源电压接通之后，当 7 端电压升至 16V 时 UC3842 开始工作，启动正常工作后，它的消耗电流约为 15mA。因为 UC3842 的启动电流在 1mA 以内，设计时参照这些参数选取 R1，所 以在 R1 上的功耗很小。 当然，若 VCC 端电压较小时，在 R1 上的压降很小，全部供 电工作都可由 R1 降压后来完成。但是，通常情况下，VCC 端电压都 比较大，这样完全通过 R1 来提供正常工作电压就会使 R1 自身功耗 太大，对整个电源来说效率太低。一般来说，随着 UC3842 的启动， R1 的工作也就基本结束，余下的任务交给反馈绕组，由反馈绕组产 生电压来为 UC3842 供电。故 R1 的功率不必选得很大，1W、2W 就 足够了。笔者认为，虽然理论上 UC3842 启动电流在 1mA 以内，但 实际应用时，按 1.62.0mA 设计则工作比较便利。即当 VCC 端电压 为 U 伏时 2.2 稳压过程 从图 2 中可知，当场效应管导通时，整流电压加在变压器 T 初级绕组 Np 上的电能变成磁能储存在变压器中，在场效应管导通结 束时，Np 绕组中电流达到最大值 Ipmax，根据法拉第电磁感应定律： 式中：E整流电压；Lp 变压器初级绕组电感；Ton 场效应管导通时间。 在场效应管关闭瞬间，变压器次级绕组放电电流为最大值 Ismax，若忽略各种损耗应为 式中：n变压器变比，n=Np/Ns，Np、Ns 为变压器初、 次级绕组匝数。 高频变压器在场效应管导通期间初级绕组储存的能量与场效应 管关闭期间次级绕组释放的能量相等： 式中：Ls变压器次级绕组电感；Uo输出电压；Toff 场效应管关闭时间。 上式说明，输出电压 Uo 与 Ton 成正比，与匝比 n 及 Toff 成 反比。比如，由于电源电压变化或负载变化而引起输出电压降低时， 反馈线圈的输出电压则会变低，从而使 2 端电压变低，则脉宽调制器 会相应的增大输出 PWM 波形的占空比，使大功率晶体管导通的时间 变长；反之，当电源电压变化或负载变化而引起输出电压升高时，则 脉宽调制器会相应的减小 PWM 输出脉冲波形的占空比，使大功率晶 体管导通的时间变短，从而维持输出电压为一恒定值。 UC3842 为固定工作频率脉宽调制方式，输出电压或负载变化 时仅调整占空比，控制场效应管的导通时间。反馈电压输入 2 脚，此 脚电压与内部 2.5V 基准进行比较，产生控制电压，从而控制脉冲宽 度；输出脉冲的频率由 4 脚外接定时电阻 Rt 及定时电容 Ct 决定，f 的单位取 k，Ct 取 F。3 脚为电感电流传感器端，当取样超 过 1V 时，缩小导通脉宽，使电源处于间隙工作状态；6 脚，输出端， 内部为图腾柱式，上升、下降时间仅 50ns，驱动能力为1A；7 脚， 供电输入，起振后工作电压为 1013V，低于 10V 停止工作，功耗为 15mW； 8 脚，内部基准 5V(50mA)。 2.3 过流保护原理 当负载电流超过额定值或短路时，场效应管电流增加，R9 上 的电压反馈至 3 脚(电压大于 1V)，通过内部电流放大器使导通宽度变 窄，输出电压下降，直至使 UC3842 停止工作，没有触发脉冲输出， 使场效应管截止，达到保护功率管的目的。短路现象消失后，电源自 动恢复正常工作。 2.4 过压保护原理 当因某种原因使输出电压过高时，由反馈绕组形成的电压也高， 从而使 2 脚的电压过高，内部保护电路起动，使 6 脚输出脉冲高电平 时间变短，或不输出高电平使开关管截止。 2.5 开关管保护电路 由 D3、R10、C1 及 R11、C14、D4 构成，消除由变压器漏 感产生的反峰电压，从而使开关工作电压不至于太高而毁坏。 3、设计中的注意事项 3.1 起动电路的设计 电路如图 4 所示，电容 C2 储存的能量要能满足电源开始正常 工作的需要，使得 UC3842 第 7 脚有稳定、充足的输入供给。即电容 C2 的放电时间要大于 UC3 842 输出脉冲的高电平持续时间。否则， 电源将出现打嗝现象。因此，电容 C2 的容量和 质量的选取非常重要。 笔者在实际设计过程中，C2 曾用 100F 铝电解电容，经常发现 电源 打嗝；测量反馈端电压，总是太低，以至于反馈端的整流二极管都没 有工作，说明反馈 端电压幅度不够。原因在于 C2 容量不够，不能提 供足够的能量来使 UC3842 充分工作，因此 ，容量最好在 100F 以 上。 3.2 反馈绕组的设计 当 UC3842 启动后，若反馈绕组不能提供足够的 UF，电路就 会不停地起动 ，出现打嗝现象。另外，根据笔者的经验，若 UF 大于 17.5V 时， 也会引起 UC3842 工作异常，导致输出脉冲占空比变小， 输出电压变低。故而反馈绕组匝数的 选取及其缠绕是非常重要的， 一般可按 1315V 设计，使 UC3842 正常工作时，7 脚的电压维持 在 13V 左右。 4、结束语 UC3842 是一种性能优良的电流控制型脉宽调制器。假如由于 某种原因使输出电压升高时，脉 宽调制器就会改变驱动信号的脉冲 宽度，亦即占空比 D，使斩波后的平均 值电压下降，从而达到稳压目 的，反之亦然。UC3842 可以直接驱动 MOS 管、IGBT 等，适合于 制作 20 80W 小功率开关电源。由于器件设计巧妙，由主电源电压 直接启动，构成电路所需 元件少，非常符合电路设计中“简洁至上 ”的 原则。 UC3842 开关电源 UC3842 电源的原理维修及检测方法 UC3842 工作原理 下图为 UC3842 内部框图和引脚图， UC3842 采用固定工作频率脉 冲宽度可控调制方式，共有 8 个引脚，各脚功能如下： 脚是误差放大器的输出端，外接阻容元件用于改善误差放大器的增 益和频率特性； 脚是反馈电压输入端，此脚电压与误差放大器同相端的 2.5V 基 准电压进行比较，产生误差电压，从而控制脉冲宽度； 脚为电流检测输入端， 当检测电压超过 1V 时缩小脉冲宽度使 电源处于间歇工作状态； 脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定， f=1.8/(RTCT)； 脚为公共地端； 脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为 50ns 驱动能力为1A ； 脚是直流电源供电端，具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为 15mW； 脚为 5V 基准电压输出端，有 50mA 的负载能力。 UC3842 内部原理框图 UC3842 是一种性能优异、应用广泛、结构较简单的 PWM 开关电源 集成控制器，由于它只有一个输出端，所以主要用于音端控制的开关 电源。 UC3842 7 脚为电压输入端，其启动电压范围为 16-34V。在电源启动 时，VCC16V，输入电压施密物比较器输出为 0，此时无基准电压产 生，电路不工作；当 Vcc16V 时输入电压施密特比较器送出高电平到 5V 蕨稳压器，产生 5V 基准电压，此电压一方面供销内部电路工作， 另一方面通过脚向外部提供参考电压。一旦施密特比较器翻转为高 电平（芯片开始工作以后），Vcc 可以在 10V-34V 范围内变化而不影 响电路的工作状态。当 Vcc 低于 10V 时，施密特比较器又翻转为低电 平，电路停止工作。 当基准稳压源有 5V 基准电压输出时，基准电压检测逻辑比较器即达 出高电平信号到输出电路。同时，振荡器将根据脚外接 Rt、Ct 参 数产生 f=/Rt.Ct 的振荡信号，此信号一路直接加到图腾柱电路的输入 端，另一路加到 PWM 脉宽市制 RS 触发器的置位端，RS 型 PWN 脉 宽调制器的 R 端接电流检测比较器输出端。R 端为占空调节控制端， 当 R 电压上升时，Q 端脉冲加宽，同时脚送出脉宽也加宽（占空比 增多）；当 R 端电压下降时，Q 端脉冲变窄，同时脚送出脉宽也变 变窄（占空比减小）。UC3842 各点时序如图所示，只有当 E 点为高 电平时才有信号输出 ，并且 a、b 点全为高电平时，d 点才送出高电 平，c 点送出低电平，否则 d 点送出低电平，c 点送出高电平。脚 一般接输出电压取样信号，也称反馈信号。当脚电压上升时，脚 电压将下降，R 端电压亦随之下降，于是脚脉冲变窄；反之，脚 脉冲变宽。脚为电流传感端，通常在功率管的源极或发射极串入一 小阻值取样电阻，将流过开关管的电流转为电压，并将此电压引入境 脚。当负载短路或其它原因引起功率管电流增加，并使取样电阻上的 电压超过 1V 时，脚就停止脉冲输出，这样就可以有效的保护功率 管不受损坏。 UC3842 应用电路图： 开关电源 3842 检修流程 使用 3842 的开关电源外围大同小异，检修方法基本一样， 以下流程检修的前提：开关管无短路，开关管对地限流保护电阻无开 路，在通电时开关管不会马上击穿，切记： 1、先测 3842（7）脚的 15V 供电是否正常： 没有电压，就检查启动电阻，或启动电路（部分机型 7 脚供电使用 单独的一个二极管整流），或 7 脚对地稳压管短路； 有电压但是高，换（7）脚对地滤波电容，100UF/50V； 有电压但是电压低且波动，3842 的调整电路故障。 2、7 脚电压正常；关机测 300V 电压消失速度： 能很快消失，那电源起振，检查（3）脚对地 1K 电阻和对地稳压管； 电压不消失，故障点为 3842 未起振，检查 3842（1）（2）脚外围 电阻、电位器和更换 3842 自身。 3、7 脚电压低且波动： 重点检查 FBT 同步反馈电路的二极管； 有光耦的机型检查后级光耦输入端，重点检查 IC（LM431）周边。 UC3842 系列构成的电源结构简单、保护性能完善 特别适用于小型 化因此他代替了很多数字仪表、家电、办公设备中的线性电源。 UC3842 主要有振荡器、误差放大器、电流检测比较和锁存、欠压封 锁、输出电路、基准电压电路等组成。片内可调的充放电振荡电路可 精确的控制占空比振荡器的工作频率由外接定时电容和电子决定。 采用电流操作并可在 500KHZ 以下工作 内有 5 伏精密基准电压具 有完备的欠压、过压及过流保护。启动阀值为 16 伏关闭为 10 伏。 6 伏的关闭差值有效的防止电路在阀值附近产生振荡。 UC3842 的管脚功能: 1、 补偿脚是误差放大器的输出端用于回路补偿。2 、电压反馈脚 是误差放大器的返相输入端他通常通过电阻分压器与输出端相连。 3、电流检测脚。4、振荡。通过外间 RC 控制振荡频率和最大输出占 空比频率可达 500KHZ。5、接地脚。6、输出。此脚直接驱动场效 应管的栅极此脚变换的峰值电流可达 1A。7 、电源脚。是芯片的正 电源。8、基准电压输出端通过电阻给振荡电容提供充电电流。 下边是 3842 构成一典型电源 启动电路由 R517、ZD520 等组成市电经 D512、514 、515、516、C510 整流滤波后因 R517 直接给 IC502 的 7 脚提供一 17 伏左右的启动电压 ZD502 的参与有效的防止了高电 压对 IC502 的冲击有效的保护了 IC502。 由于 7 脚得到了额定的工作电压 IC502 其内部电路开始工作6 脚输 出开关脉冲通过 R520 驱动开关管 Q520 的栅极使 Q520 进入了 周期性的振荡状态此时 IC502 的工作电压便有开关变压器 T501 的 1-2 绕组的感应脉冲经 D502、C521 等整流滤波后提供这样更利于 了 IC502 内部欠压、过压功能的实现。同时这个电压又经过 R507、R508 分压、VR501、R525 取样后加到 IC502 的 2 脚经内 部电路比较放大后控制 6 脚输出脉冲的宽度以达到自动稳压的目的。 R523 是电路的过流取样电阻当负载电流增大时R523 两端的电压 升高这个升高的电压经 R522 加到了 IC502 的 3 脚控制其内部电路 以达到过流保护的目的。 对于易损件的分析: 我们在维修中都有这样的经验往往那些电压高、电流大、发热量的 区域都是故障的高发区域。这个规律适用于大多数的电子电路在显 示器电源电路中首当其冲的就是开关管虽然 3842 有着完善的保护 功能但在实际中开关管击穿、